一种机器人配送任务调度方法及系统

摘要

一种机器人配送任务调度方法及系统，包括下列步骤：调度管理后台获取配送区域地图及各配送位置信息；调度管理后台接收订单任务，订单任务的等级分为普通任务、实时任务、紧急任务；调度管理后台确认系统中是否有机器人正在执行配送任务，如无则安排机器人进行配送，如有则获取系统中空闲机器人及正在执行配送任务的机器人的任务信息，并根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送。本发明根据任务的紧急程度、各机器人的任务状况、各种行走路线的距离，综合选择调度机器人进行配送，无需等待机器人配送完原任务后再执行新任务，可充分利用机器人的储物空间，减少机器人无效行驶里程，提升配送效率。

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人配送任务调度系统及方法。

背景技术

机器人被越来越多地用于配送领域，但当系统中存在多台机器人执行配送任务时，就需要对机器人的配送路径进行规划，对机器人的配送任务进行调度，以尽可能的缩短配送距离，提高配送的效率。现有的配送方法往往是机器人根据配送的目标点按照顺序依次进行配送，在配送过程中，若有新发起的任务，需等待机器人完成任务返回后才可配送，或者安排新的机器人进行配送，这种方法往往无法做到配送效益的最大化，机器人常常会走回头路，路径发生重复，浪费了很多的时间。另外，实际操作中，配送任务的紧急程度往往是不相同的，有的物品需要立刻配送，而有些物品只需在规定时间内配送完成即可，如果均同等对待，会有收发货延迟的情况发生，严重影响物品的及时配送，降低配送的质量。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种机器人配送任务调度方法及实现该方法的机器人配送任务调度系统，可根据任务的等级进行有效规划，实现高效配送。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种机器人配送任务调度方法，包括下列步骤：

S1、调度管理后台获取配送区域地图及各配送位置信息。

S2、调度管理后台接收订单任务；其中，订单任务的等级分为普通任务、实时任务、紧急任务；普通任务可在下单后在延后的固定时间内配送；实时任务需在下单后立即安排配送，但配送过程中支持接收新任务；紧急任务需在下单后立即安排配送，配送过程中不支持接收新任务。

配送订单是用户通过客户端操作进行下单的，订单任务信息中一般包括配送的目的地、任务的等级、配送物品需要占用的存储空间等。

S3、调度管理后台确认系统中是否有机器人正在执行配送任务，如系统中没有机器人在执行配送任务，则安排系统中的机器人执行该配送任务。

如果系统中有机器人正在执行配送任务，则获取系统中空闲机器人的信息以及正在执行配送任务的机器人的任务信息，并根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送。调度机器人应以配送任务的等级(即任务的紧急程度)为首要考虑因素，并兼顾节约路程的原则。

机器人根据调度管理后台的指令到达新任务的配送起点后，可人工将配送物品放入机器人的储物柜中，或者通过配送站点上的转移装置将预存在配送站点上的物品转移至机器人的储物柜中。当物品转移至储物柜中后，机器人上报相关信息给调度管理后台，管理后台可以及时更新机器人的配送状态信息，包括实时位置、目标位置、任务等级、储物柜余量等，以及跟踪订单的状态。

作为进一步改进的技术方案，所述S3步骤中根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送，包括：如新订单任务为紧急任务，则搜索系统中有无空间机器人，如有，立即安排空闲机器人执行配送任务；如无空闲机器人，则在执行普通任务或实时任务的机器人中筛选出储物柜空间满足条件的机器人，即储物柜中的剩余空间可容纳新任务的配送物品，由此得到初步匹配的机器人，再根据各机器人的实时位置(通过激光雷达、IMU和伺服编码器确定)、目标位置、新任务的起点位置、终点位置计算得到各机器人执行不同配送路线时的配送距离，从中选择配送距离最短的机器人进行配送。同一个机器人执行原任务和新任务，会有不同的任务排列顺序，对应的就会有多条配送路线，而不同机器人执行新任务其路线必然也各不相同，通过比较多台机器人的多条路线的配送距离，选择最短配送距离的机器人执行最短配送路线，可以节约路程。而且执行紧急任务的机器人在完成任务前不再接收新的配送任务。

作为进一步改进的技术方案，所述S3步骤中根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送，包括：如新订单任务为实时任务，则在执行普通任务或实时任务的机器人中筛选出储物柜空间满足条件的机器人(储物柜中还有剩余空间可容纳新任务的配送物品)，得到初步匹配的机器人后，再根据各机器人的实时位置、目标位置、新任务的起点位置、终点位置，计算得到执行实时任务的各机器人执行不同配送路线时的配送距离、以及执行普通任务的机器人先执行新任务再执行原任务所行走的路线的配送距离，从中选择配送距离最短的机器人进行配送。由于新任务为实时任务，故需要立刻安排配送，而执行实时任务的各机器人在配送过程中可以接收新的任务，故如果安排执行实时任务的机器人配送，可以灵活安排原任务和新任务的顺序来进行配送，由此对应多条配送路线，优选选择配送距离最短的路线以节约距离和时间。如果安排执行普通任务的机器人进行配送，由于普通的配送订单在一定的时间内配送即可，优选安排配送实时任务的新订单，再执行原配送任务，可兼顾任务的紧急程度。在上述多种配送路线中选择最短配送距离的机器人执行最短配送路线，可以节约路程和时间。

作为进一步改进的技术方案，所述S3步骤中根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送，包括：如新订单任务为普通任务，则在执行普通任务或实时任务的机器人中筛选出储物柜空间满足条件的机器人，得到初步匹配的机器人后，再根据各机器人的实时位置、目标位置、新任务的起点位置、终点位置，计算得到执行普通任务的各机器人执行不同配送路线时的配送距离、以及执行实时任务的机器人先执行原任务再执行新任务所行走的路线的配送距离，从中选择配送距离最短的机器人进行配送。由于新订单为普通任务，可以在一定的时间内安排配送，因此当安排执行普通任务的机器人进行配送时，可以灵活安排原任务和新任务的排列顺序，并对应不同的配送路线；当安排执行实时任务的机器人进行配送时，机器人可优选配送原任务，再配送新任务。

作为进一步改进的技术方案，机器人执行不同配送路线时配送距离的计算方法包括：

设原任务实时位置为A

路线1的距离d

路线2的距离d

路线3的距离d

路线N的距离d

当机器人任务队列中有多个配送任务时，当接收新任务时，根据新任务的等级，可插队到原任务队列中任一任务的后面，由此就对应有执行任务的多种路线可供选择。作为进一步改进的技术方案，各路线的配送距离的计算方法可如下：

设机器人的原任务的多个目标位置，分别为A

则当机器人先由A

d

作为进一步改进的技术方案，所述获取配送区域地图及各配送位置信息包括：预先通过机器人的激光雷达对环境预扫描得到环境地图并建立坐标系，在地图中设定业务相关配送位置。

机器人的实时位置与原任务的目标位置之间、新任务的起点位置与终点位置之间、实时位置与新任务的起点位置之间等配送点、停靠点间路径的规划可采用如下方法：

当调度管理后台接收订单任务后，根据配送任务中的目标位置分布进行全局规划，通过宽度优先搜索算法遍历所有路径并得到所有路径的里程，先筛选出经过电梯数最少的路径，再在其中选择里程最短的路径作为配送路径。

作为进一步改进的技术方案，所述订单任务是通过机器人本体的液晶屏操作进行下单或通过手机APP、平板APP、PC客户端进行远程下单，下单操作包括选择目标站点和任务等级，远程下单需选择需要的存储空间。当在机器人本体上下单时，就由下单的机器人进行配送，但其配送路线可由调度管理后台进行调度，仍按照订单的等级及机器人正在执行的任务等级进行调配，调度方法仍参照上述方法，满足订单需求的基础上，尽可能节省机器人的配送距离和配送时间。

作为进一步改进的技术方案，还包括：机器人接收配送任务，待配送的物品放入机器人储物柜内后，机器人将配送信息上报调度管理后台并执行配送任务，配送信息包括目标位置、任务等级、储物柜余量，以便于调度管理后台掌握系统中每一台机器人的状态，便于后续的调度。

一种机器人配送任务调度系统，包括调度管理后台、机器人、通信设备和客户端；所述客户端包括手机、平板和PC，客户端上安装有应用软件，用于下发订单和查询管理机器人；所述机器人上配备有储物柜，用于存储待配送的物品，机器人同时具有自主导航和定位功能，用于执行配送任务；所述调度管理后台用于实现对机器人的统一调度和管理，以及系统运行和数据库运行。调度管理后台通过通信设备与机器人、客户端之间进行通信，通信设备可实现WIFI、以太网、4G通信、5G通信等。

所述调度管理后台包括地图及配送位置获取模块、配送距离计算模块和机器人选取模块；所述地图及配送位置获取模块，用于获取配送区域地图及各配送位置信息；所述配送距离计算模块，用于根据各机器人的实时位置、原任务的目标位置、新任务的起点位置、终点位置计算得到各机器人执行不同配送路线时的配送距离；所述机器人选取模块，用于根据各机器人的信息及新订单任务的等级选取符合条件的机器人进行配送。

本发明通过对配送订单的任务等级进行分类，根据任务的紧急程度合理调度机器人进行配送，提高了配送的效率，保证了配送的质量；对机器人进行调度时，考虑各机器人正在执行的任务状况、存储箱中的空间余量初步筛选出符合条件的机器人，再综合考虑各机器人完成原任务和新任务所有可能的路线，并从中选择最短的路径来调配机器人，无需等待机器人原任务配送完成再执行新任务，可充分利用机器人的储物空间，减少机器人无效行驶里程，缩短配送时间，提升配送效率。

附图说明

图1为本发明实施例机器人配送任务调度方法的流程框图。

图2为本发明实施例中路线1的距离计算示意图。

图3为本发明实施例中路线2的距离计算示意图。

图4为本发明实施例中路线3的距离计算示意图。

图5为本发明实施例中路线N的距离计算示意图。

图6为发明实施例机器人配送任务调度系统的框架图。

具体实施方式

一种机器人配送任务调度方法，如图1所示，包括下列步骤：

S1、调度管理后台获取配送区域地图及各配送位置信息。

S2、调度管理后台接收订单任务；其中，订单任务的等级分为普通任务、实时任务、紧急任务；普通任务可在下单后在延后的固定时间内配送；实时任务需在下单后立即安排配送，但配送过程中支持接收新任务；紧急任务需在下单后立即安排配送，配送过程中不支持接收新任务。

配送订单是用户通过客户端操作进行下单的，订单任务信息中一般包括配送的目的地、任务的等级、配送物品需要占用的存储空间等。

S3、调度管理后台确认系统中是否有机器人正在执行配送任务，如系统中没有机器人在执行配送任务，则只有安排机器人执行该配送任务。

如果系统中有机器人正在执行配送任务，则获取系统中空闲机器人的信息以及正在执行配送任务的机器人的任务信息，并根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送。调度机器人应以配送任务的等级(即任务的紧急程度)为首要考虑因素，并兼顾节约路程的原则。

机器人根据调度管理后台的指令到达新任务的配送起点后，可人工将配送物品放入机器人的储物柜中，或者通过配送站点上的转移装置将预存在配送站点上的物品转移至机器人的储物柜中。当物品转移至储物柜中后，机器人上报相关信息给调度管理后台，管理后台可以及时更新机器人的配送状态信息，包括实时位置、目标位置、任务等级、储物柜余量等，以及跟踪订单的状态。

作为其中一种实施方式，所述S3步骤中根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送，包括：如新订单任务为紧急任务，则立即安排空闲机器人执行配送任务；如无空闲机器人，则在执行普通任务或实时任务的机器人中筛选出储物柜空间满足条件的机器人，即储物柜中的剩余空间可容纳新任务的配送物品，由此得到初步匹配的机器人，再根据各机器人的实时位置(通过激光雷达、IMU和伺服编码器确定)、目标位置、新任务的起点位置、终点位置计算得到各机器人执行不同配送路线时的配送距离，从中选择配送距离最短的机器人进行配送。同一个机器人执行原任务和新任务，会有不同的任务排列顺序，对应的就会有多条配送路线，而不同机器人执行新任务其路线必然也各不相同，通过比较多台机器人的多条路线的配送距离，选择最短配送距离的机器人执行最短配送路线，可以节约路程。而且执行紧急任务的机器人在完成任务前不再接收新的配送任务。

上述当计算机器人执行不同的配送路线所需的配送距离时，作为其中一种实施方式，可采用如下计算方法：

设原任务实时位置为A

如图2所示，设机器人先执行原任务再执行新任务所行走的路线为路线1，则路线1的距离d

如图3所示，设机器人先执行新任务再执行原任务所行走的路线为路线2，路线2的距离d

如图4所示，设机器人先接收新任务的待配送物品、接着配送原任务、最后配送新任务所行走的路线为路线3，路线3的距离d

如图5所示，路线N的距离dN，其中路线N为机器人的原任务有多个目标位置时，即机器人任务队列中有多个配送任务，机器人先接收新任务的待配送物品、接着配送原任务的部分位置、再配送新任务、最后配送原任务剩余位置所行走的路线。

上述当机器人的原任务有多个目标位置，即机器人任务队列中有多个配送任务时，当接收新任务时，根据新任务的等级，可插队到原任务队列中任一任务的后面，由此就对应有执行任务的多种路线可供选择。作为其中一种实施方式，各路线的配送距离的计算方法可如下：

设机器人的原任务的多个目标位置分别为A

则当机器人先由A

d

作为其中一种实施方式，所述S3步骤中根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送，当新订单任务为实时任务时，则在执行普通任务或实时任务的机器人中筛选出储物柜空间满足条件的机器人(储物柜中还有剩余空间可容纳新任务的配送物品)，得到初步匹配的机器人后，再根据各机器人的实时位置、目标位置、新任务的起点位置、终点位置，计算得到执行实时任务的各机器人执行不同配送路线时的配送距离、以及执行普通任务的机器人先执行新任务再执行原任务所行走的路线的配送距离，从中选择配送距离最短的机器人进行配送。由于新任务为实时任务，故需要立刻安排配送，而执行实时任务的各机器人在配送过程中可以接收新的任务，故如果安排执行实时任务的机器人配送，可以灵活安排原任务和新任务的顺序来进行配送，由此对应多条配送路线，优选选择配送距离最短的路线以节约距离和时间。如果安排执行普通任务的机器人进行配送，由于普通的配送订单在一定的时间内配送即可，优选安排配送实时任务的新订单，再执行原配送任务，可兼顾任务的紧急程度。在上述多种配送路线中选择最短配送距离的机器人执行最短配送路线，可以节约路程和时间。

上述计算执行实时任务的各机器人执行不同配送路线时的配送距离、以及执行普通任务的机器人先执行新任务再执行原任务所行走的路线的配送距离的方法可采取如新订单任务为紧急任务的计算方法，执行实时任务的各机器人执行的配送路线也可分为机器人先执行原任务再执行新任务的路线1、机器人先执行新任务再执行原任务的路线2、机器人先接收新任务的待配送物品接着配送原任务最后配送新任务的路线3、以及机器人任务队列中有多个配送任务时，机器人先接收新任务的待配送物品、接着配送原任务的部分位置、再配送新任务、最后配送原任务剩余位置所行走的路线N。而执行普通任务的机器人先执行新任务再执行原任务所行走的路线即为上述路线2。

作为其中一种实施方式，所述S3步骤中根据各机器人的信息及新订单任务的等级选择符合条件的机器人进行配送，当新订单任务为普通任务时，则在执行普通任务或实时任务的机器人中筛选出储物柜空间满足条件的机器人，得到初步匹配的机器人后，再根据各机器人的实时位置、目标位置、新任务的起点位置、终点位置，计算得到执行普通任务的各机器人执行不同配送路线时的配送距离、以及执行实时任务的机器人先执行原任务再执行新任务所行走的路线的配送距离，从中选择配送距离最短的机器人进行配送。由于新订单为普通任务，可以在一定的时间内安排配送，因此当安排执行普通任务的机器人进行配送时，可以灵活安排原任务和新任务的排列顺序，并对应不同的配送路线；当安排执行实时任务的机器人进行配送时，机器人可优选配送原任务，再配送新任务。

同上，上述计算执行普通任务的各机器人执行不同配送路线时的配送距离、以及执行实时任务的机器人先执行原任务再执行新任务所行走的路线的配送距离的方法可采取如新订单任务为紧急任务的计算方法，执行普通任务的各机器人执行的配送路线也可分为机器人先执行原任务再执行新任务的路线1、机器人先执行新任务再执行原任务的路线2、机器人先接收新任务的待配送物品接着配送原任务最后配送新任务的路线3、以及机器人任务队列中有多个配送任务时，机器人先接收新任务的待配送物品、接着配送原任务的部分位置、再配送新任务、最后配送原任务剩余位置所行走的路线N。而执行实时任务的机器人先执行原任务再执行新任务所行走的路线即为上述路线1。

作为其中一种实施方式，所述获取配送区域地图及各配送位置信息包括：预先通过机器人的激光雷达对环境预扫描得到环境地图并建立坐标系，在地图中设定业务相关配送位置。

调度管理后台规划机器人两配送点间的路径，机器人的实时位置与原任务的目标位置之间、新任务的起点位置与终点位置之间、实时位置与新任务的起点位置之间等配送点、停靠点间路径的规划可采用如下方法：

当调度管理后台接收订单任务后，根据配送任务中的目标位置分布进行全局规划，通过宽度优先搜索算法遍历所有路径并得到所有路径的里程，先筛选出经过电梯数最少的路径，再在其中选择里程最短的路径作为配送路径。

作为其中一种实施方式，所述订单任务是通过机器人本体的液晶屏操作进行下单或通过手机APP、平板APP、PC客户端等进行远程下单，下单操作包括选择目标站点和任务等级，远程下单需选择需要的存储空间。当在机器人本体上下单时，就由下单的机器人进行配送，但其配送路线可由调度管理后台进行调度，仍按照订单的等级及机器人正在执行的任务等级进行调配，调度方法仍参照上述方法，满足订单需求的基础上，尽可能节省机器人的配送距离和配送时间。

作为其中一种实施方式，本发明还包括机器人接收配送任务的步骤：待配送的物品放入机器人储物柜内后，机器人将配送信息上报调度管理后台并执行配送任务，配送信息包括目标位置、任务等级、储物柜余量，以便于调度管理后台掌握系统中每一台机器人的状态，便于后续的调度。

一种机器人配送任务调度系统，如图6所示，包括调度管理后台、机器人、通信设备和客户端；所述客户端包括手机、平板和PC，客户端上安装有应用软件，用于下发订单和查询管理机器人；所述机器人上配备有储物柜，用于存储待配送的物品，机器人同时具有自主导航和定位功能，用于执行配送任务；所述调度管理后台用于实现对机器人的统一调度和管理，以及系统运行和数据库运行。调度管理后台通过通信设备与机器人、客户端之间实现数据通信，通信设备可支持WIFI、以太网、4G通信或5G通信等。

所述调度管理后台包括地图及配送位置获取模块、配送距离计算模块和机器人选取模块；所述地图及配送位置获取模块，用于获取配送区域地图及各配送位置信息；所述配送距离计算模块，用于根据各机器人的实时位置、原任务的目标位置、新任务的起点位置、终点位置计算得到各机器人执行不同配送路线时的配送距离；所述机器人选取模块，用于根据各机器人的信息及新订单任务的等级选取符合条件的机器人进行配送。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。